材料力學實驗教學模式改革的探討

趙 冰 張 巖

南陽理工學院 河南南陽 473004

材料力學實驗教學模式改革的探討

趙 冰 張 巖

南陽理工學院 河南南陽 473004

針對我院在材料力學實驗教學中存在的問題，結合材料力學實驗環節的特點和筆者近年來的實驗教學體會，從實驗內容、教學手段和考核制度三個方面提出了改革材料力學實驗教學的措施。

材料力學；實驗；教學；考核

材料力學實驗是材料力學課程中一個重要的實踐環節，在實驗教學過程中要求學生動手操作，對實驗數據進行分析整理，對材料力學中的一些基本理論和結論進行驗證，同時可以起到培養學生觀察、分析和解決問題的能力，養成獨立思考、科學嚴謹的作風。由此可見，提高實驗教學的質量是高校實施質量工程、培養創新人才的重要一環。

1 材料力學實驗課的現狀與問題

我院土木工程、工程管理、機械設計制造、測控技術和建筑學5個專業開設有材料力學實驗課，其中大部分專業的材料力學實驗課開設于第四學期即大二下學期，而這個時期是大學生由高中的被動式學習方式向大學的主動式學習方式進行轉變的關鍵期，這個時期的學生最希望能根據自己的興趣愛好獨立自主地學習。但長期以來開設的實驗項目全部是驗證性實驗，欠缺對學生創新能力的培養，不利于培養創新型高級工程應用人才。

目前，由于課程總學時的壓縮，各專業開設的實驗課占理論課的總學時不到10%，具體為機制、測控和建筑系專業為4個學時，工程管理專業為6個學時，土木工程專業為9個學時。開設了4～6個基礎實驗項目，其中機測項目3個，為基本力學性能實驗(拉伸、壓縮和扭轉)；電測實驗項目1～3個，為材料彈性模量測定、梁純彎曲下的正應力測定和彎扭組合變形下的正應力測定。

現行的實驗教學依附于理論教學，首先教師講解、演示實驗內容，然后學生按步驟做實驗、測數據，最后提交實驗報告。該教學模式下，學生被動地接受，照抄式的進行操作，不能激發學習興趣。另一方面由于學生的材料力學成績主要由理論課成績決定，使得很多學生做實驗敷衍了事，違背了我們開設實驗課程的目的，也使得教學質量難以保證。為此，必須探索新的實驗教學模式，提高學生的動手能力和應用能力，同時對學生進行實驗設計、實驗方法和實驗技能的培養和訓練，切實提高實驗教學效果。結合實驗教學的特點以及筆者近年來在實驗教學中的體會，提出材料力學實驗教學模式的改革措施，希望能夠通過教學實踐來提高實驗教學質量。

2 材料力學實驗課改革的措施與實踐

2.1 實驗內容的改革

目前，隨著電測技術的發展，電測應力分析技術已廣泛地應用到各個工程領域中，應用電阻應變測量技術對結構構件進行應力分析，是解決結構強度問題的重要手段。這就需要我們在實驗課程中增設粘貼電阻應變片和電阻應變片連接接橋的實驗教學環節，讓學生掌握電測法的實驗技能，鍛煉學生的動手能力，為后續的電測實驗及進入研究生階段深造打下良好的基礎。

我們將實驗分為基本力學實驗和綜合性力學實驗兩個層次。

2.1.1 基本力學實驗—機測實驗

基本型實驗是為驗證已經學習過的理論知識所設置的實驗。學生根據《材料力學實驗指導書》明確實驗任務，了解實驗過程及實驗設備的使用；實驗前，實驗教師對實驗所用儀器設備作介紹和演示，強調實驗注意事項；學生按照指定的實驗方案，參照儀器設備使用規程，獨立完成實驗操作。最終根據自己測定的數據寫出實驗報告和體會。在該層次的教學中實驗教師發揮的作用比較大。

2.1.2 綜合性力學實驗—電測實驗

綜合實驗是將電測實驗的主要內容一一列出，學生可以選擇2～3項自己感興趣的實驗項目進行操作。我院材料力學實驗室配有材料力學純彎梁及彎扭組合實驗臺8套，在這些實驗臺上可測定平面狀態下的應力分布情況，而按照目前的教學大綱只開設了材料彈性模量測定和純彎曲梁的正應力測定2個實驗。這樣，一方面學生的思維限制在這2個實驗上，求知欲得不到充分滿足；另一方面儀器設備使用率低，得不到充分利用。自選型實驗即是針對上述情況提出的改革辦法。在這種教學模式下，學生通過熟悉實驗原理、掌握儀器操作后，可自由選擇感興趣的實驗內容，在教師的指導下，根據構件的受力狀態選定布片方案，粘貼應變片，測試、記錄數據，比較實驗結果，分析誤差原因。實驗過程中可以充分鍛煉學生的動手能力，提高實驗操作技能，實行自選型實驗，僅憑教學大綱中規定的學時無法滿足需要，學生可以利用自習時間完成。在原有的電測實驗項目的基礎上可選做懸臂梁實驗、薄壁圓筒在壓、扭作用下復合受力分析實驗等。在該層次的實驗教學中，學生成為了實驗的組織者和實施者，學生根據選擇的問題來確定解決方案，制定實驗方案、實驗方法和具體操作步驟，經實驗教師審核后，就可進行實驗操作。

2.2 教學手段的改革

對于實驗教學手段來說，打破傳統的教學模式，將實驗教學手段多樣化。借助校園網和多媒體教學這一輔助手段，在我們已經建立的材料力學精品課程教學平臺中開設實驗教學專欄，對于基本力學實驗，我們將這些實驗的基本原理、實驗目的、實驗步驟以及實驗設備與量具的使用方法等做成多媒體課件放在課程網站中，實驗問題由課堂中提出，問題要結合現場操作中出現的情況來提出。對于綜合性實驗，我們僅將儀器設備、實驗目的要求發布到課程網站中，重點是讓學生自行設計實驗方案，查閱有關資料來完成，要求學生能根據自己設計的實驗內容來提出問題并給出解答，實驗前教師帶領學生進行分組討論，比較實驗方案并通過實驗來確定最優方案。

2.3 考核制度的改革

材料力學實驗采取實驗教學單獨考核百分制評分，并在材料力學課程的最終成績中占20%。其中每次實驗成績按照百分制來打分，分為準備部分、現場操作和實驗考核3個環節。學生最終的實驗課成績為所有實驗成績的平均分。

(1)準備部分：成績20分，其成績評定對于根據學生提交的實驗預習報告或者自己設計的實驗方案；

(2)現場操作：成績40分，根據現場實驗情況評定成績，對抄襲實驗數據未取得指導教師簽字者實驗成績按零分計；

(3)實驗考核：成績40分，根據學生原始數據處理結果及問題回答情況等評定成績。

3 結束語

隨著現代技術的發展,越來越需要高校培養出的學生不僅具有專業知識而且具有綜合實踐能力和創新能力，我們在有限的條件下對材料力學實驗教學模式進行改革的目的也正是為了更好地適應社會需求，通過改革切實提高實驗教學質量，鍛煉學生綜合實踐能力，培養全面發展的高素質應用型人才。在材料力學實驗教學改革實踐中，只有通過不斷改進實驗課的內容和教學手段，真正調動起學生的積極性，才能激發出學生的興趣,真正使學生自己動手操作。真正使高等教育面臨的高分低能問題得到切實的改善還有很長的一段路要走,需要我們堅持不懈地努力和改革。

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Abstract: This paper analysis the existed problems in the material mechanics experiment, combine characteristics of the course and teaching practice and experience, put forward the new teaching revolution plan for the material mechanics experiment from three aspects: experiment contents, teaching methods and checking system.

Key words: material mechanics; experiment; teaching; checking

The discussion of the material mechanics experiment teaching model revolution

Zhao Bing, Zhang Yan
Nanyang institute of technology, Nanyang, 473004, China

2010-09-24

趙冰，本科，講師，教研室主任。

南陽理工學院教育教學改革研究項目“材料力學實驗教學模式的改革與創新”(編號：NIT2006JY-04)。